REFRACCIÓN PRISMA

 

MADRID. LÁMINA PLACA PLANOPARALELA

 

S04A REFLEXIÓN TOTAL

 

¿En qué consiste el fenómeno de reflexión total de una onda? ¿Qué circunstancias deben cumplirse para que ocurra? Define el ángulo límite. Cuando una onda sonora que se propaga por el aire incide sobre la superficie de una piscina llena de agua en calma, se observa que se produce reflexión total del sonido para ángulos de incidencia superiores a 13°. Calcula la velocidad de propagación del sonido en el agua. Calcula las longitudes de onda en el aire y en el agua de un sonido de 1 kHz de frecuencia. La velocidad del sonido en el aire es v = 340 m/s.

J10A SNELL

 

Explica los fenómenos de reflexión y de refracción de una onda y enuncia las leyes que los rigen. ¿Cuándo se produce el fenómeno de la reflexión total? Un rayo de luz monocromática, de frecuencia f = 5,0·1014 Hz, atraviesa un vidrio con una velocidad v = 1,8·108 m/s, e incide sobre la superficie de separación vidrio-aire con un ángulo α1 = 30º. El rayo refractado emerge formando un ángulo α2 = 56º con la normal a la superficie de separación. Determina el ángulo límite y la longitud de onda en ambos medios.

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E23

 

Responde a las siguientes preguntas: a)     Explica que es la intensidad y el tono de una onda sonora. Indica sus unidades. Se desea construir un instrumento de viento cuya frecuencia fundamental sea f =174,6 Hz. Si se comporta como un tubo con un extremo cerrado y uno abierto, b)     ¿Cuál debe ser su longitud? Dibuja el tubo y la onda estacionaria en su interior. Suponer la velocidad del sonido 340 m/s. c)      Dibuja el siguiente armónico que se formaría en el tubo y obtén su longitud de onda.

E25

 

a)     Se desea fabricar un instrumento musical de viento con una tubería de PVC. Para ello se corta la tubería en trozos de distintos tamaños con los dos extremos abiertos. Si el primer trozo tiene una longitud de 25 cm, calcule la frecuencia del armónico fundamental que producirá. ¿De qué tamaño habrá que cortar el siguiente trozo para que produzca una onda estacionaria cuya frecuencia del armónico fundamental sea 2/3 de la frecuencia del armónico fundamental del primer tubo? Dé la longitud de onda de ambos sonidos. Datos: Velocidad del sonido en el aire: 346 m/s.   b)     Un barco se aproxima al puerto haciendo sonar su sirena, de 500 W de potencia. El aparato con el que se detecta el sonido tiene un umbral sonoro de 60 dB, con lo que no detecta ningún sonido por debajo de este nivel sonoro. ¿A qué intensidad corresponde este nivel sonoro? ¿A qué distancia empezará a detectar el sonido si la sirena emite de manera uniforme en una semiesfera? Datos: intensidad umbral de audición: 10-12 W/m2.

S15B

 a)      Explique en qué consisten las cualidades (intensidad, tono y timbre) de una onda sonora y con qué propiedad física de las ondas están relacionadas.

La primera cuerda de una guitarra (Mi) vibra a 329,63 Hz en el modo fundamental. La cuerda tiene una longitud L = 75 cm.

b)      Calcula la velocidad de propagación de las ondas en la cuerda.

c)       ¿A qué distancia de uno de los extremos se debe presionar la cuerda para producir la nota Sol, de frecuencia 392 Hz?

S20A

 

a)     La intensidad del sonido puede medirse en decibelios (dB). Explica en qué consiste la escala decibélica de intensidad acústica (o sonoridad). El nivel de intensidad sonora de la sirena de un barco es de 60 dB a 10 m de distancia. Suponiendo que la sirena es un foco emisor puntual, calcula: b)     El nivel de intensidad sonora a 1 km de distancia. c)      La distancia a la que la sirena deja de ser audible.  Dato: I0 = 10-12 W/m2

J21O. ESCALA DECIBÉLICA

 

a)     La intensidad del sonido puede medirse en decibelios (dB). Explica en qué consiste la escala decibélica de intensidad acústica (o sonoridad). Un agente secreto está grabando con un teléfono móvil, a través de una pared, una conversación de un espía enemigo. La distancia entre ambos es de 5 m y, debido a la pared, al teléfono sólo le llega un 2% de la intensidad que le llegaría si no hubiera pared. El nivel de intensidad sonora de una conversación a 1 m es de 50 dB. b)     Calcula el nivel de intensidad sonora que llega al móvil. Si el teléfono es capaz de grabar conversaciones a 100 metros de distancia, ¿cuál es el nivel más bajo de intensidad sonora que es capaz de medir?   Dato: Intensidad umbral del oído humano Io = 10−12 W/m2.

J21E. ESCALA DECIBÉLICA

 

Una fuente sonora puntual emite con una potencia de 10-6 W. a) Determina el nivel de intensidad expresado en decibelios a 1 m de la fuente sonora. b) ¿A qué distancia de la fuente sonora el nivel de intensidad se ha reducido a la mitad del valor anterior? Dato: La intensidad umbral del oído humano es Io = 10-12 W/m2.

J24E. ESCALA DECIBÉLICA

 

El umbral de dolor sonoro para el oído humano es de 120 decibelios (dB). a)     Define el concepto de decibelio. b)     ¿A qué intensidad sonora, medida en W/m2, corresponde el valor de 120 dB? c)      Si el motor de un avión a reacción emite una potencia de 106 W distribuida por igual en todas las direcciones del espacio, ¿a qué distancia mínima debemos situarnos para no sentir dolor en los oídos?

aLGUNOS eJERCICIOS DE rEPASO

GRAVITACIÓN

ELECTROMAGNETISMO

MAS

ONDAS MECÁNICAS

ONDAS

J20A. ONDA ESTACIONARIA TUBO

 

a)     Un tubo de longitud L = 34 cm tiene uno de los extremos abierto a la atmósfera y el otro extremo cerrado. Calcula la menor frecuencia de excitación sonora para la que se formará una onda estacionaria en el interior del tubo. b)     ¿Cuál sería su frecuencia si suponemos ahora que el tubo tiene sus dos extremos abiertos a la atmósfera? Dato: Velocidad de propagación del sonido en el aire v = 340 m/s.

J24O

 

Se pretende afinar una guitarra eléctrica en “Re vago” de forma que en la sexta cuerda suene un Re, cuya frecuencia es 293,66 Hz. La longitud de la cuerda es de 79 cm. Si Re es el armónico fundamental, a)     ¿A qué velocidad se desplazarán las ondas viajeras en la cuerda? b)     ¿Qué frecuencia tendrá el siguiente armónico?  ¿A qué tensión deberá estar sometida la cuerda si su densidad lineal es de 3,99·10-4 kg/m?

EXTRAORDINARIA 25 aptdo a

 

a)     Se desea fabricar un instrumento musical de viento con una tubería de PVC. Para ello se corta la tubería en trozos de distintos tamaños con los dos extremos abiertos. Si el primer trozo tiene una longitud de 25 cm, calcule la frecuencia del armónico fundamental que producirá. ¿De qué tamaño habrá que cortar el siguiente trozo para que produzca una onda estacionaria cuya frecuencia del armónico fundamental sea 2/3 de la frecuencia del armónico fundamental del primer tubo? Dé la longitud de onda de ambos sonidos. Datos: Velocidad del sonido en el aire: 346 m/s.

J16A INTERFERENCIA Y ONDAS ESTACIONARIAS

 a)      Explique el fenómeno de interferencia entre dos ondas.

Por una cuerda tensa se propagan dos ondas armónicas y₁(x,t) = +0,02·sen(2πt + 20πx) e y₂(x,t) = -0,02·sen(2πt - 20πx) (expresadas en unidades S.I.). La interferencia de ambas produce una onda estacionaria

b)      Determine la ecuación de la onda estacionaria resultante.

c)       Calcule la distancia entre dos nodos consecutivos

Dato:  senα – senβ = 2 sen [(α – β)/2] cos[(α + β)/2]

J05B ONDAS ESTACIONARIAS

 

¿Qué es una onda estacionaria?. Explica qué condiciones deben cumplirse para que se forme una onda estacionaria en una cuerda tensa y fija por sus dos extremos. Una cuerda de guitarra de longitud L = 65 cm vibra estacionariamente en su modo fundamental a una frecuencia f = 440 Hz. Representa gráficamente el perfil de esta onda, indicando la posición de nodos y vientres, y calcula la velocidad de propagación de ondas transversales en esa cuerda.

S01B

 

Explica el concepto de interferencia entre dos ondas. Por una cuerda tensa situada a lo largo del eje OX se propagan dos ondas armónicas transversales: Y1 = A sen(kx – ω t) e Y2 = A sen(kx – ω t + δ ), con A = 1 mm. ¿Para qué valores del desfase δ interfieren constructivamente estas dos ondas?. ¿Cuál será en este caso la amplitud de la onda resultante?. Si δ = π , ¿cuál es la amplitud de la onda resultante?

s00a

 

1. Enuncia el Principio de Huygens y, a partir de él, demuestra las leyes de reflexión y refracción para una onda que incide sobre una superficie plana de separación entre dos medios, en los que la onda se propaga con diferentes velocidades v₁ y v₂.

2. Una onda de frecuencia f = 4 Hz. se propaga por un medio con velocidad v₁ = 2 m/s e incide sobre la frontera con otro medio diferente con ángulo de incidencia e =30º. En el segundo medio la velocidad de propagación de la onda es v₂ = 2,5 m/s. Calcula el ángulo de refracción y la longitud de onda en ese segundo medio.

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